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Verzögerungsleitung (verteilte LC-Kette) Die Erfindung bezieht sich
auf eine Verzögerungsleitung, die aus einer verteilten LC-Kette aufgebaut ist.
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Auf verschiedenen Gebieten der Hochfrequenzelektrotechnik ist es notwendig,
bestimmte Stromimpulse zeitlich zu verzögern. So verwendet man beispielsweise in
der Fernsehtechnik Verzögerungsleitungen, die einen eingegebenen Impuls erst nach
einer bestimmten Zeit am Ausgang wieder abgeben. Solche Verzögerungsleitungen bestehen
im allgemeinen aus einer Kombination von Induktivitäten in den Längs- und Kapazitäten
in den Querzweigen eines Vierpoles. Die Verzögerungszeit wird dann festgelegt durch
die Funktion wobei l eine bestimmte Leitungslänge bezeichnet,
so daß also durch Erhöhung sowohl der Kapazität im Querzweig als auch der Induktivität
im Längszweig die Verzögerungszeit erhöht werden kann. Aus schaltungstechnischen
Gründen ist bei derartigen Vierpolen der Wellenwiderstand von besonderer Bedeutung.
Da sich dieser Wellenwiderstand
aus dem umgekehrten Verhältnis der Kapazität C ergibt, und die Einhaltung eines
vorgegebenen Wellenwiderstandes aus Anpassungsgründen festgelegt ist, sind für die
Größen der Induktivität und der Kapazität bestimmte Grenzen festgesetzt.
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Da der Aufbau solcher Verzögerungsleitungen aus einzelnen L- und C-Elementen
außerordentlich aufwendig ist, hat man bereits Verzögerungsleitungen aufgebaut,
die aus verteilten Kapazitäten und Induktivitäten bestehen. So ist es bereits bekannt,
auf Hohlzylinder sehr hoher Dielektrizitätskonstante schraubenlinienförmige Beläge
auf der Außenwand aufzutragen und die Innenwände mit einem in Achsrichtung geschlitzten
kapazitiven Belag zu versehen. Der Nachteil dieser Art einer verteilten LC-Kette
als Verzögerungsleitung besteht darin, daß einmal durch die außenseitige Ausbildung
des induktiven Belages relativ große Streufelder entstehen, die besonders beim Einbau
dieser Verzögerungsleitungen in Schaltungen teilweise unerwünschte Einflüsse (Kopplungen)
hervorrufen. Außerdem ist die Verteilung der Induktivität auf einer solchen Leitung
nicht homogen, sondern sie wird an den Enden derselben trotz gleichmäßiger Windung
geringer sein als in deren mittleren Bereich. In gleicher Weise sind dann sowohl
Verzögerungszeit als auch Wellenwiderstände pro Leitungsabschnitt verschiedenartig.
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Weiterhin ist es bekannt, eine Wicklung um einen ferromagnetischen
Kern zu legen, die Wicklung mit dem Kern in ein Röhrchen aus dielektrischem Material
zu schieben und das Röhrchen auf seiner Mantelfläche mit einem rohrförmigen Leiter
zu versehen. Der ferromagnetische Kern erhöht dabei die Induktivität der Wicklung,
und das dielektrische Röhrchen erhöht die Kapazität zwischen der Wicklung und dem
Rohrleiter. Bei der Herstellung einer derartigen Anordnung ist es notwendig, die
einzelnen Teile - magnetischer Kern und dielektrisches Röhrchen - getrennt herzustellen.
Außerdem weisen die magnetischen und elektrischen Felder an den Grenzflächen des
Magnetikums und Dieilektrikums Sprungstellen auf, die zu unerwünschten Verlusten
Anlaß geben. Die Justierung der Einzelteile miteinander bereitet unter Umständen
ebenfalls zusätzliche Schwierigkeiten.
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So ist es Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile in einfacher technologischer
Weise zu überwinden, um eine verteilte Verzögerungsleitung geringer Verluste mit
kleiner Raumform und weitgehender äußerer Streufeldfreiheit zu erhalten. Eine weitere
Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Verteilung des Wellenwiderstandes bzw.
der Verzögerungszeit pro Leitungsabschnitt konstant oder in gewünschter Weise inkonstant
zu halten. Der letztgenannte Teil der Aufgabe gibt die neuartige Möglichkeit, eine
solche Verzögerungsleitung gleichzeitig als Anpassungsübertrager zu verwenden, so
daß der Eingangswellenwiderstand ein anderer als der Ausgangswellenwiderstand ist.
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Die Erfindung bei einer Verzögerungsleitung mit einem hohlzylindrischen
äußeren, in axialer Richtung geschlitzten, kapazitiven Belag und einem radial innerhalb
des kapazitiven Belages befindlichen wendelförmigen induktiven Belag besteht darin,
daß
der induktive Belag in Form eines in dielektrisch und permeabel
wirkenden Füllmaterials mit einem s bzw. tt von einem Mehrfachen von 1 eingebetteten
Wicklung ausgebildet ist, die auch vom kapazitiven Belag durch das Füllmaterial
getrennt ist. Als Zweckmäßige Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die
kapazitive Belagsverteilung zur Erreichung einer homogenen Wellenwiderstandsverteilung
an den Leitungsenden vermindert oder die induktive Belagsverteilung für denselben
Zweck an den Leitungsenden verstärkt ist.
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Die Verminderung der kapazitiven Verteilung kann durch eine Verminderung
der leitfähigen Beläge auf dem Umfang der Leitungsenden vorgenommen werden. Diese
Verminderung kann beispielsweise in der Art geschehen, daß der Längsschnitt oder
die Längsschlitze des Kapazitätsbelages, die zur Verhinderung eines Kurzschlußstromes
in diesen Belagteilen angebracht sind, in Richtung zu den Leitungsenden verbreitert
ausgebildet werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß der Abstand zwischen
den induktiven Belägen und den kapazitiven Belägen zu den Leitungsenden hin zunimmt.
Dies kann z. B. in der Weise geschehen, daß der induktive Belag auf einen konischen
Kernkörper aufgewickelt ist. Um diesen induktiven Belag, der in Form einer Wendel
auf dem Kern aufgebracht sein kann, ist nun ein diedektrischer Stoff derart aufgetragen,
daß er nach dem Auftragen mit dem induktiven Belag und dem Kern einen zylindrischen
Körper bildet, auf dem eine metallische Schicht als kapazitiver Belag hergestellt
wird. Ist der innere induktive Belag zylindrisch ausgebildet, dann wird es vorteilhaft
sein, wenn der äußere kapazitive Belag an den Leitungsenden einen größeren Abstand
vom induktiven Belag hat. Das Dielektrikum besitzt dann verschiedene Dicke, d. h.
daß die Dicke des Dielektrikums in der Leitungsmitte geringer ist als an den Leitungsenden.
Falls aber dieser kapazitive Belag konstant verteilt werden soll, dann kann nach
einem weiteren Vorschlag der Erfindung auch der induktive Belag in der Weise homogen
wirkend ausgestaltet sein, daß an den Leitungsenden mehr Windungslagen pro Leitungsabschnitt
gleicher Länge vorhanden sind als in der Leitungsmitte. Eine irrhomogene Verteilung
der permeabel wirkenden Füllstoffe ist aus fertigungstechnischen Gründen nicht als
vorteilhaft zu bezeichnen.
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In den Figuren sind Beispiele der erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung
angegeben.
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Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Verzögerungsleitung, bei der eine
drahtförmige Wendel 2 vollkommen in einem dielektrisch und magnetisch wirkenden
Material 6 mit einem s bzw. [, von einem Mehrfachen von 1 eingebettet ist, um das
ein kapazitiver Belag 4 mit einer Schlitzung in Achsrichtung ausgebildet ist.
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Fig.2 zeigt das Ersatzschaltbild einer erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung
mit den verteilten Induktivitäten Lt im Längszweig sowie den ebenfalls verteilten,
in dieser Figur in Form von vier Teilkapazitäten dargestellten Querkapazitäten Ct.
Der Wellenwiderstand 3 ist in diesem Fall sowohl am Eingang @E als auch am Ausgang
"1,4 gleich: d. h. 'z^-5 E _ -,A = nn LtE = LtA Fig.3 zeigt eine erfindungsgemäße
Verzögerungsleitung, bei der der kapazitive Belag 4 irrhomogen ausgebildet ist.
Der Schlitz 5 des kapazitiven Metallbelages ist gegen die Leitungsenden hin verbreitert.
Der induktive Belag ist durch die Spulenenden 7 aus der Verzögerungsleitung ausgeführt.
Zum Anschlluß an den kapazitiven Belag dienen zwei Klemmlaschen B.
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Fig.4 stellt im Schnitt eine Verzögerungsleitung dar, bei der der
induktive Belag 2, der in Form einer Drahtwendel in dielektrisch und permeabel wirkendes
Material 6 eingebettet liegt, irrhomogen ausgebildet ist. Die Wicklungsdichte nimmt
von einem zum anderen Leitungsende zu, so daß sich ein unterschiedlicher Wellenwiderstand
zwischen Ausgang und Eingang ergibt.
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In Fig. s wird das Ersatzschaltbild der in Fig. 4 dargestellten Verzögerungsleitung
angegeben. Der Wellenwiderstand des Eingangs ist in diesem Falle größer als der
Ausgangswellenwiderstand Z,4, so daß die Verzögerungsleitung gleichzeitig als Anpassungsglied
für verschiedene Leitungswellenwiderstände verwendet werden kann.
| 3E A_ -)A, |
| L2<L3<L4 |
| L1 < L,, |